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Bomba de metal líquido nunca se desgasta e nunca quebra

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Bomba de metal líquido nunca se desgasta e nunca quebra

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Bomba de metal líquido nunca se desgasta e nunca quebra

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É um sistema de bombeamento feito unicamente com partes moles, essencialmente bombas de estado líquido que nunca irão se desgastar.

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Lei centenária da eletroquímica tinha erro e é atualizada

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Lei centenária da eletroquímica tinha erro e é atualizada

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/01/2022
Interfaces eletroquímicas
Nas baterias, nas células a combustível e em inúmeros processos na indústria, você sempre encontrará um eletrodo metálico em contato com um eletrólito, o que torna essa uma das interfaces mais importantes da química.

Em todos esses casos, um pedaço de metal está em contato com uma solução salina, que contém partículas carregadas positiva e negativamente, chamadas íons - os íons de lítio das baterias, por exemplo.

Se você ampliasse a interface entre o eletrodo e a solução salina, perceberia todos os tipos de interações.

Por exemplo, a superfície do eletrodo existe uma escassez ou uma abundância de elétrons. Essa carga atrai os íons da solução salina para que eles se acumulem no líquido próximo ao eletrodo. Essa estrutura de cargas é chamada de "dupla camada elétrica" - se você alterar a tensão no dispositivo, a camada dupla também será alterada.
Teoria de Gouy-Chapman
A distribuição de cargas nessas reações eletroquímicas é explicada em detalhes pela chamada teoria de Gouy-Chapman (Louis Georges Gouy [1854-1926] e David Leonard Chapman [1869-1958]).

Ou, pelo menos, é assim que todos os químicos consideravam até agora.

Kasinath Ojha e seus colegas da Universidade Leiden, nos Países Baixos, acabam de descobrir que a descrição oferecida pela teoria de Gouy-Chapman não bate com a realidade.

"É uma teoria clássica com mais de cem anos, verificada nas décadas de 40 e 50 do século XX por David Grahame com mercúrio como eletrodo, porque as medições com metais sólidos eram mais difíceis. As pessoas assumiram que a teoria também seria aplicável a metais sólidos, como a platina, mas acontece que este não é o caso," resumiu o pesquisador Marc Koper, membro da equipe.

A boa notícia é que a equipe já deu um "upgrade" na teoria, criando uma descrição que bate com a realidade.
Teoria versus realidade
Usando a teoria de Gouy-Chapman descrita nos livros-texto, é possível prever em qual tensão elétrica as interações na camada dupla desaparecerão, ou seja, quando exatamente o eletrodo apresentará zero de carga e, como resultado, os íons na solução salina não serão mais atraídos. Este é o chamado potencial de carga zero.

"Quando você reduz a concentração [na solução salina] o suficiente, pode esperar encontrar o potencial de carga zero em algum ponto. Mas, em nossas medições com eletrodos de platina, nunca conseguimos chegar a esse ponto," conta Ojha.

Mas Ojha não desistiu e continuou baixando a concentração da solução salina, até reduzir os sais por um fator de 10, quando então o potencial de carga zero apareceu.

"O fato de termos que ir para concentrações extremamente baixas nos diz que há muito mais íons na dupla camada do que a teoria prevê," disse Koper. "Há algo acontecendo que causa essa quantidade de íons, mas que a teoria não leva em conta."
Upgrade da teoria
O que está acontecendo exatamente, os pesquisadores ainda não sabem, embora tenham algumas hipóteses: "A natureza do íon não importa para o número de íons na camada dupla. No entanto, a diferença de tamanho entre o íon carregado positivamente e o íon carregado negativamente é importante. Isso ocorre porque o íon menor pode se aproximar mais do eletrodo do que o íon maior, o que causa assimetria nas medições," arrisca Koper.

Contudo, Ohja observou que a interação é sensível a mudanças de temperatura. Assim, levando em consideração os dois fatores - temperatura e dimensão - a explicação para o fenômeno pode não ser de natureza inteiramente química.

Embora mais pesquisas sejam necessárias para explicar completamente essa interface metal-solução salina, a equipe já atualizou a teoria Gouy-Chapman de forma que ela descreva e preveja os fenômenos reais de forma um pouco mais precisa.

"Esperamos que nossas descobertas cheguem à próxima geração de livros didáticos de eletroquímica. As pessoas fazem todos os tipos de medições eletroquímicas em metais e, com a teoria atualizada, podem melhorar sua compreensão dos mecanismos e reações nesses tipos de metais," disse Ojha.
Bibliografia:

Artigo: Double-layer structure of the Pt(111)-aqueous electrolyte interface
Autores: Kasinath Ojha, Katharina Doblhoff-Dier, Marc T. M. Koper
Revista: Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.2116016119

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Lei centenária da eletroquímica tinha erro e é atualizada

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/01/2022 Interfaces eletroquímicas Nas baterias, nas células a combustível e em inúmeros processos na indústria, você sempre encontrará um eletrodo metálico em contato com um eletrólito, o que torna essa uma das interfaces mais importantes da química.

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Equipe brasileira desenvolve supercapacitor flexível e elástico

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Equipe brasileira desenvolve supercapacitor flexível e elástico

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/02/2022
Supercapacitor brasileiros
Uma equipe de pesquisadores brasileiros, da Universidade Federal de Pelotas e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, desenvolveram um novo supercapacitor flexível e elástico.

Isto torna o dispositivo perfeito para ser integrado em aparelhos da internet das coisas, tecidos eletrônicos e na eletrônica de vestir em geral.

Um supercapacitor é um dispositivo de armazenamento de eletricidade, similar a uma bateria, com a diferença de que ele armazena e libera a eletricidade muito mais rapidamente.

"Os supercapacitores são essenciais para garantir que as tecnologias 5G e 6G atinjam todo o seu potencial. Embora os supercapacitores possam certamente aumentar a vida útil das tecnologias de consumo vestíveis, eles têm o potencial de serem revolucionários quando você pensa em seu papel em veículos autônomos e sensores inteligentes assistidos por IA, que poderia nos ajudar a economizar energia.

"É por isso que é importante criarmos uma maneira de baixo custo e ambientalmente amigável para produzir essa tecnologia de armazenamento de energia incrivelmente promissora. O futuro certamente é brilhante para os supercapacitores," disse o professor Ravi Silva, da Universidade de Surrey, no Reino Unido, onde a pesquisa inicial foi realizada.
Nanotubos de carbono
O novo supercapacitor flexível foi construído com nanomateriais à base de carbono.

A técnica de fabricação é rápida e de baixo custo, facilitando a passagem do material do laboratório para a indústria.

A construção do supercapacitor começa com a fabricação de matrizes de nanotubos de carbono alinhados sobre uma pastilha de silício. Essas matrizes são transferidas para uma camada do polímero polidimetilsiloxano (PDMS). A nova estrutura é então revestida com outro material, chamado polianilina (PANI), que armazena energia através de um mecanismo conhecido como "pseudocapacitância", um fenômeno ainda não totalmente desvendado.

Mas o principal é que a coisa funciona e funciona bem, com excelentes propriedades de armazenamento de energia e integridade mecânica excepcional.

O trabalho de pesquisa inicial foi realizado por Raphael Balboni no Instituto de Tecnologia Avançada da Universidade de Surrey, orientado pelo professor Ravi Silva. Este trabalho consistiu no crescimento e caracterização dos nanomateriais de carbono. Raphael continuou o trabalho na UFPel, com as medições eletroquímicas contando com a colaboração de outros membros do grupo NOVONANO, liderado pelo professor Neftali Carreño.
Bibliografia:

Artigo: An easy to assemble PDMS/CNTs/PANI flexible supercapacitor with high energy-to-power density
Autores: Raphael D. C. Balboni, Guilherme K. Maron, Mateus G. Masteghin, Mehmet O. Tas, Lucas S. Rodrigues, Veridiana Gehrke, José H. Alano, Robson Andreazza, Neftali L. V. Carreño, S. Ravi P. Silva
Revista: Nanoscale
DOI: 10.1039/D1NR06914D

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Equipe brasileira desenvolve supercapacitor flexível e elástico

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/02/2022 Supercapacitor brasileiros Uma equipe de pesquisadores brasileiros, da Universidade Federal de Pelotas e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, desenvolveram um novo supercapacitor flexível e elástico. Isto torna o dispositivo perfeito para ser integrado em aparelhos da internet das coisas, tecidos eletrônicos e na eletrônica de vestir em geral.

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Militares querem usar redes 5G como radares para vigiar pessoas

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Militares querem usar redes 5G como radares para vigiar pessoas

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/11/2021
Radar baseado em 5G
O laboratório de pesquisas da Força Aérea dos EUA convocou duas equipes (universidades de Binghamton e Estadual de Nova York) para desenvolverem tecnologias que permitam usar os sinais de comunicação 5G como "radar para observar pessoas e objetos".

O 5G, o padrão de tecnologia de quinta geração para redes celulares, já está conectando aparelhos sem fio desde 2019 nos EUA, oferecendo conexões com maior largura de banda, maior alcance e velocidades mais altas do que seus quatro predecessores.

A ideia é dar a esse mar de ondas, que brevemente estarão presentes em todos os cantos de todas as cidades do mundo, "outro uso para esses sinais onipresentes além de assistir a vídeos de gatos e postar fotos de seu delicioso almoço nas redes sociais", segundo nota emitida pelas equipes.
Vigilância de espectro total
As duas equipes já receberam os financiamentos para aprimorar o uso dos sinais de 5G de forma semelhante ao radar, criando imagens com base em como as ondas portadoras ricocheteiam em objetos ou pessoas.

A nova fase da pesquisa combinará tecnologias de detecção baseadas em 5G com câmeras ópticas já usadas para vigilância. Essas redes seriam mantidas seguras usando outro desenvolvimento, chamado "cadeia de blocos baseada em impressão digital ambiental" (ENFChain), autenticando as fontes de dados, marcando as transações e criptografando os dados.

Os pesquisadores planejam construir o que eles chamam de "vigilância de espectro total", integrando câmeras ópticas e outros dispositivos, além dos novos radares baseados em 5G, para que o sistema possa funcionar em qualquer condição climática.

"Nossa câmera de ondas milimétricas usando sinais 5G funciona de maneira semelhante a uma câmera infravermelha", disse Xiaohua Li, da Universidade Binghamton. "Podemos fazer a imagem funcionar em todas as condições climáticas, durante o dia ou à noite. Elas podem auxiliar um sistema de câmera óptica."

"Podemos tirar proveito dos recursos avançados da comunicação 5G. Ela tem um retardo menor e é mais confiável devido à densidade de suas estações-base e antenas. Ao mesmo tempo, exploraremos a segurança, a proteção e a robustez do sistema. Vamos integrar novas tecnologias, como aprendizado de máquina e blockchain no sistema," acrescentou seu colega Yu Chen.
Guerras do passado
A justificativa dos militares para financiar as pesquisas é que essa tecnologia de radar baseada em 5G permitirá que "tropas em áreas urbanas vejam os combatentes inimigos em cantos ou em espaços escuros".

Com as guerras sendo travadas cada vez mais por equipamentos controlados à distância, contudo, a preocupação é que a tecnologia possa ser usada para vigiar a própria população.

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Militares querem usar redes 5G como radares para vigiar pessoas

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/11/2021 Radar baseado em 5G O laboratório de pesquisas da Força Aérea dos EUA convocou duas equipes (universidades de Binghamton e Estadual de Nova York) para desenvolverem tecnologias que permitam usar os sinais de comunicação 5G como "radar para observar pessoas e objetos".

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Teoria da Relatividade pode acabar com ataques de hackers?

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Teoria da Relatividade pode acabar com ataques de hackers?

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https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=teoria-relatividade-garantir-seguranca-absoluta-transacoes&id=010150211104#.YhbV8dJv-Uk

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/11/2021
Segurança garantida pela Teoria da Relatividade
Pesquisadores de segurança da informação da Universidade de Genebra, na Suíça, estão propondo uma forma inusitada - e pretensamente inviolável - de proteger senhas e sistemas de informática contra o ataque de hackers.

O sistema é baseado no conceito de "provas de conhecimento zero", na qual os usuários se identificam em total sigilo, sem divulgar nenhuma informação pessoal.

A diferença é que tudo é baseado no princípio da Relatividade da física, a noção de que a informação - e nem nenhuma outra coisa - não pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz.

Assim, este que é um dos princípios fundamentais da física moderna, permitiria a transferência segura de dados, seja no momento em que você vai sacar dinheiro no banco, seja nas criptomoedas ou outras transições baseadas em cadeias de blocos ( blockchain).
Prova de conhecimento zero
Um risco de segurança surge quando um cliente - o chamado "comprovador" - precisa confirmar sua identidade, por exemplo, quando deseja sacar dinheiro de um caixa eletrônico. Para isso, ele deve fornecer seus dados pessoais ao banco - o chamado "verificador" - que processa essa informação, seja um número de identificação ou uma senha.

Contanto que apenas o comprovador e o verificador conheçam esses dados, a confidencialidade é garantida. Se outras pessoas obtiverem essas informações, por exemplo, invadindo o servidor do banco, a segurança estará comprometida.

Para combater este problema, quem se apresenta ao banco como cliente deve, idealmente, ser capaz de confirmar sua identidade sem revelar qualquer informação sobre seus dados pessoais, já que isto abriria uma nova brecha de segurança. Isso é possível por meio do conceito de prova de conhecimento zero, um conceito criado nos anos 1980 e que tem sido usado no campo das criptomoedas.

"Imagine que eu queira provar um teorema matemático para um colega. Se eu mostrar a eles os passos da prova, ele ficará convencido, mas terá acesso a todas as informações e poderá reproduzir facilmente a prova," explica o professor Nicolas Brunner. "Pelo contrário, com uma prova de conhecimento zero, eu poderei convencê-lo de que conheço a prova, sem dar qualquer informação sobre ela, impedindo assim qualquer possível recuperação de dados."

Parece muito bom, mas as implementações atuais da prova de conhecimento zero têm sua fraqueza: Elas se baseiam no pressuposto de que é impraticável solucionar uma função matemática específica em tempo hábil para fazer o ataque. Se essa suposição for refutada, a segurança fica comprometida porque os dados se tornariam acessíveis, e isso não pode ser descartado porque alguém pode desenvolver um algoritmo melhor ou mesmo por progressos técnicos, como a primazia dos computadores quânticos.

É aqui que entra a novidade proposta pela equipe suíça.
Prova de conhecimento zero relativística
A proposta é que a segurança seja baseada não em uma hipótese matemática, mas em um conceito da física, o princípio da Relatividade. A noção de que a informação não pode viajar mais rápido do que a luz é um dos pilares da física moderna. Como os físicos acreditam que essa é uma noção incontestável, o protocolo ofereceria segurança perfeita e garantida a longo prazo, contra quaisquer inovações técnicas.

Implementar uma prova relativística de conhecimento zero ainda envolve um problema matemático complexo, conhecido como coloração de grafos (ou rotulação de grafos, mais genericamente), mas entram na jogada dois pares distantes de provador/verificador.

"Usamos um problema de três colorações. Esse tipo de problema consiste em um grafo formado por um conjunto de nós conectados ou não por links," explica o pesquisador Hugo Zbinden. Cada nó recebe uma das três cores possíveis - verde, azul ou vermelho - e dois nós que estão ligados entre si devem ser de cores diferentes. Esses problemas de três cores, com seus 5.000 nós e 10.000 links neste exemplo, são virtualmente impossíveis de resolver na prática, uma vez que todas as possibilidades devem ser experimentadas.

Então, por que precisamos de dois pares de provador/verificador? "Para confirmar sua identidade, os provadores não terão mais que fornecer um código, mas demonstrar ao verificador que conhecem uma maneira de tricolorir um determinado gráfico," responde Brunner.

Para garantir a segurança, os verificadores escolherão aleatoriamente um grande número de pares de nós no grafo conectado por um link e, em seguida, perguntarão a seu respectivo provador de que cor é o nó. Se essa verificação for feita simultaneamente, os provadores não poderão se comunicar uns com os outros durante o teste, já que estarão separados por uma distância, e a velocidade da luz estabelece um limite de tempo que seria necessário para que os dois trocassem informações. Assim, se as duas cores anunciadas são sempre diferentes, os verificadores ficarão convencidos da identidade dos provadores, já que eles próprios conhecem uma tricolor deste gráfico.

Por fim, para evitar que os verificadores reproduzam o gráfico, os dois provadores deverão alterar constantemente o código de cores de forma correlacionada: O que era verde passa a azul, o azul passa a vermelho etc. "Desta forma, a prova é feita e verificada, sem revelar qualquer informação sobre isso," detalhou Brunner.
Uso prático imediato
Nos testes realizados pela equipe, essa verificação é realizada mais de três milhões de vezes, todas em menos de três segundos. Os pesquisadores demonstraram que separar os dois pares provador/verificador por 60 metros é suficiente para garantir que eles não possam se comunicar. E a equipe acredita que, em um futuro muito próximo, essa distância pode ser reduzida para um metro.

"Mas esse sistema já pode ser usado, por exemplo, entre duas agências de um banco e não exige tecnologia complexa ou cara," afirmou Brunner.

Agora é torcer para que os hackers não encontrem alguma forma de troca superluminal de informações, ou mesmo descubram uma teoria alternativa à Relatividade antes dos físicos acadêmicos.
Bibliografia:

Artigo: Experimental relativistic zero-knowledge proofs
Autores: Pouriya Alikhani, Nicolas Brunner, Claude Crépeau, Sébastien Designolle, Raphaël Houlmann, Weixu Shi, Nan Yang, Hugo Zbinden
Revista: Nature
Vol.: 599, pages 47-50
DOI: 10.1038/s41586-021-03998-y

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Teoria da Relatividade pode acabar com ataques de hackers?

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/11/2021 Segurança garantida pela Teoria da Relatividade Pesquisadores de segurança da informação da Universidade de Genebra, na Suíça, estão propondo uma forma inusitada - e pretensamente inviolável - de proteger senhas e sistemas de informática contra o ataque de hackers.

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/02/2022
Memórias magnéticas
Os físicos ainda estavam comemorando o controle do magnetismo com eletricidade, quando uma equipe da Coreia do Sul, EUA e Hong Kong finalmente conseguiu o tão sonhado controle do magnetismo com luz.

Esse controle à distância pode viabilizar inúmeras aplicações, incluindo memórias de computador que não perdem os dados, que podem ser lidas e gravadas de maneira muito mais rápida e que não esquentem como as memórias atuais.

O controle do magnetismo pela luz não age diretamente sobre os átomos do material, mas sobre quasipartículas chamadas éxcitons, formadas quando uma carga negativa (elétron) se une a uma carga positiva (lacuna) sem que ambas se destruam - graças aos "mistérios" da mecânica quântica, o elétron e a lacuna ficam conectados e podem se "comunicar" um com o outro por meio de interações eletrostáticas.

Já se sabia que os éxcitons podem ser gerados e controlados pela luz, mas a coisa se mostrou diferente no material no qual a equipe estava trabalhando, o trissulfeto de fósforo-níquel (NiPS ₃).

"Os éxcitons neste material são bastante únicos, pois são acoplados ao magnetismo no sistema. Foi bastante impressionante poder 'chutar' os éxcitons com luz e observar as mudanças associadas no magnetismo," contou o professor Nuh Gedik, do MIT.
Controle do magnetismo com luz
Os éxcitons do NiPS ₃ são "vestidos" - lembre-se dos qubits vestidos -, ou seja, afetados pelo ambiente que os cerca. E, neste caso, esse ambiente é o magnetismo. "Então, o que descobrimos é que, excitando esses éxcitons, podemos realmente manipular o magnetismo no material," contou a pesquisadora Carina Belvin, que foi quem descobriu o efeito.

Um ímã funciona por causa de uma propriedade dos elétrons chamada spin (outra propriedade mais familiar dos elétrons é sua carga elétrica, que é negativa). O spin pode ser pensado como um ímã elementar, no qual os elétrons de um átomo são como pequenas agulhas de uma bússola orientadas de uma certa maneira. Nos ímãs de sua geladeira, todos os spins apontam na mesma direção, por isso aquele material é conhecido como ferromagnético. No material usado pela equipe, os spins alternados apontam em direções opostas, formando um antiferromagneto.

Carina descobriu que um pulso de luz faz com que cada uma das pequenas "agulhas" no NiPS ₃ comece a girar. Os spins rotativos ficam então sincronizados e formam uma onda que se espalha por todo o material, conhecida como onda de spin, que é a base de toda a spintrônica - ao usar o spin dos elétrons, a spintrônica vai além da eletrônica, que é baseada em sua carga.

A capacidade de criar ondas de spin em um material antiferromagnético pode viabilizar futuros componentes de memória de computador capazes de ler ou escrever informações de maneira muito mais rápida do que aquelas baseadas apenas em eletrônicos. De fato, essa eletrônica magnética que pode até mesmo fazer uma ponte com a computação quântica.

"Ainda não chegamos lá. Neste artigo, demonstramos um processo que fundamenta a troca de domínio coerente: O próximo passo é realmente trocar de domínio," ressaltou Baldini.
Forma rara de matéria
O experimento da equipe também é importante para os estudos fundamentais da física, uma vez que o que se observa no material é essencialmente uma forma rara de matéria.

Quando o NiPS ₃ é exposto a pulsos intensos de luz, ele se transforma em um estado metálico que conduz elétrons, mas mantém seu magnetismo original - naturalmente o material é um isolante, um material que não conduz eletricidade.

"É muito raro ter um antiferromagneto e um estado metálico no mesmo material," disse Carina.

A equipe acredita que isso acontece porque a luz faz com que os éxcitons colidam uns com os outros e se separem em seus constituintes: elétrons e lacunas. "Estamos basicamente destruindo os éxcitons, para que os elétrons e lacunas possam se mover como os de um metal," diz a pesquisadora.

Mas essas quasipartículas móveis não interagem com os spins dos elétrons que participam da onda de spin, de modo que o magnetismo é mantido.
Bibliografia:

Artigo: Exciton-driven antiferromagnetic metal in a correlated van der Waals insulator
Autores: Carina A. Belvin, Edoardo Baldini, Ilkem Ozge Ozel, Dan Mao, Hoi Chun Po, Clifford J. Allington, Suhan Son, Beom Hyun Kim, Jonghyeon Kim, Inho Hwang, Jae Hoon Kim, Je-Geun Park, T. Senthil, Nuh Gedik
Revista: Nature Communications
Vol.: 12, Article number: 4837
DOI: 10.1038/s41467-021-25164-8

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/02/2022 Memórias magnéticas Os físicos ainda estavam comemorando o controle do magnetismo com eletricidade, quando uma equipe da Coreia do Sul, EUA e Hong Kong finalmente conseguiu o tão sonhado controle do magnetismo com luz.

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https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=anel-luz-permite-simular-multiplas-dimensoes&id=010130220208#.YhbVvdJv-Uk

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Com informações da Universidade de Yokohama - 08/02/2022
Dimensões artificiais
Os humanos experimentamos o mundo em três dimensões, mas já criamos muitas teorias que falam de mundos multidimensionais - uma quinta dimensão poderia explicar a matéria escura, por exemplo - e até de multiversos.

Agora, uma equipe da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveu uma maneira de criar "dimensões sintéticas", ou artificiais, trazendo para o reino 3D o que as ferramentas matemáticas já nos permitem fazer nas teorias há muito tempo.

A expectativa é que essa nova ferramenta nos ajude a entender melhor as leis fundamentais do Universo e, possivelmente, aplicá-las a tecnologias avançadas.

"O conceito de dimensionalidade tornou-se um elemento central em diversos campos da física e da tecnologia contemporâneas nos anos recentes," explica o professor Toshihiko Baba. "Embora as investigações sobre materiais e estruturas de menor dimensão tenham sido frutíferas, os rápidos avanços na topologia descobriram uma abundância adicional de fenômenos potencialmente úteis, dependendo da dimensionalidade do sistema, indo até além das três dimensões espaciais disponíveis no mundo ao nosso redor."

A topologia refere-se a uma extensão da geometria que descreve matematicamente espaços com propriedades preservadas em distorção contínua, como a torção de uma fita de Móbius. Quando combinados com a luz, esses espaços físicos podem ser direcionados de uma maneira que permite aos pesquisadores induzir fenômenos altamente complicados.
Um anel por dimensão
No mundo real, de uma linha (1D) a um quadrado (2D) e a um cubo (3D), cada dimensão fornece mais informações, além de exigir mais conhecimento para serem descritas com precisão. Na fotônica topológica, os pesquisadores podem criar dimensões adicionais de um sistema, permitindo mais graus de liberdade e manipulação multifacetada de propriedades antes inacessíveis.

"As dimensões sintéticas tornaram possível explorar conceitos de maior número de dimensões em dispositivos de dimensões inferiores, com complexidade reduzida, bem como o controle de funcionalidades críticas do dispositivo, como isolamento óptico dentro de um chip," citou Baba.

A novidade trazida pela equipe usa estas mesmas ferramentas fotônicas, criando uma dimensão artificial em um anel ressonador de silício, usando a tradicional técnica CMOS da microeletrônica - um ressonador em anel usa guias de onda para controlar e dividir as ondas de luz de acordo com parâmetros específicos, como cores.

Esse "criador de dimensões" foi fabricado de forma a gerar espectro óptico similar a um pente de frequências, o que equivale a um modo acoplado correspondente a um modelo unidimensional. Em outras palavras, o dispositivo produz uma propriedade mensurável - uma dimensão sintética - que dá informações sobre o resto do sistema.

Basta então ir empilhando os anéis ressonadores para criar sistemas 2D, 3D e assim por diante.

O grande ganho, segundo Baba, é que essa plataforma, mesmo com anéis empilhados, é muito menor e mais compacta do que as abordagens usadas até agora, que empregam fibras ópticas conectadas a vários componentes em grandes mesas.

"Uma plataforma de chip fotônico de silício mais escalonável fornece um avanço considerável, permitindo que [componentes] fotônicos com dimensões sintéticas se beneficiem da caixa de ferramentas de fabricação comercial CMOS madura e sofisticada, ao mesmo tempo em que cria os meios para que fenômenos topológicos multidimensionais sejam introduzidos em novas aplicações," concluiu Baba.
Bibliografia:

Artigo: Synthetic dimension band structures on a Si CMOS photonic platform
Autores: Armandas Balcytis, Tomoki Ozawa, Yasutomo Ota, Satoshi Iwamoto, Jun Maedaand, Toshihiko Baba
Revista: Science Advances
Vol.: 8, Issue 4
DOI: 10.1126/sciadv.abk0468

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Anel de luz permite simular múltiplas dimensões

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Com informações da Universidade de Yokohama - 08/02/2022 Dimensões artificiais Os humanos experimentamos o mundo em três dimensões, mas já criamos muitas teorias que falam de mundos multidimensionais - uma quinta dimensão poderia explicar a matéria escura, por exemplo - e até de multiversos.

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Supermemória híbrida ULTRARAM chega às pastilhas de silício

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Supermemória híbrida ULTRARAM chega às pastilhas de silício

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/01/2022
ULTRARAM
Um tipo pioneiro de memória de computador, chamada ULTRARAM ™, passou da escala de laboratório para a escala das pastilhas de silício, um passo decisivo em direção à sua fabricação em escala industrial.

A ULTRARAM é um novo tipo de memória híbrida, que combina a não-volatilidade de uma memória de armazenamento de dados, como a flash, com a velocidade, eficiência energética e durabilidade de uma memória de trabalho, como a DRAM.

Para conseguir isso, ela utiliza as propriedades de semicondutores especiais que até agora só vinham sendo usados em componentes fotônicos, como LEDs, diodos de laser e detectores infravermelhos, mas não na eletrônica digital, dominada pelo silício.

O nome ULTRARAM não é uma sigla e nem se refere a eventuais vantagens de desempenho, sendo apenas uma marca comercial registrada pela Universidade de Lancaster, no Reino Unido, onde a memória foi criada e está sendo desenvolvida.

Agora, a equipe finalmente conseguiu compatibilizar as pastilhas de silício usadas pela indústria com os semicondutores especiais usados na memória - arseneto de índio (InAs), antimoneto de gálio (GaSb) e antimoneto de alumínio (AlSb).

"A ULTRARAM sobre silício é um grande avanço para nossa pesquisa, superando desafios de materiais muito significativos, como a grande incompatibilidade de rede cristalina, a mudança de semicondutor elementar para composto e diferenças em contração térmica," comentou o professor Manus Hayne, que lidera o trabalho de desenvolvimento da memória híbrida, que a equipe chama de memória universal.
Melhor que flash
Devido à maturidade da indústria de fabricação de chips de silício e ao custo multibilionário de construir fábricas de chips, a implementação de qualquer tecnologia eletrônica digital em pastilhas de silício é essencial para sua comercialização.

Segundo a equipe, os primeiros protótipos da ULTRARAM em pastilhas de silício superam todas as encarnações anteriores da tecnologia em pastilhas de semicondutores compostos de arseneto de gálio (GaAs), demonstrando tempos de armazenamento de dados extrapolados de pelo menos 1.000 anos e resistência de pelo menos 10 milhões de ciclos de leitura e apagamento, o que fica entre 100 e 1.000 vezes melhor do que as memórias flash.
Bibliografia:

Artigo: ULTRARAM: A Low-Energy, High-Endurance, Compound-Semiconductor Memory on Silicon
Autores: Peter D. Hodgson, Dominic Lane, Peter J. Carrington, Evangelia Delli, Richard Beanland, Manus Hayne
Revista: Advanced Electronic Materials
DOI: 10.1002/aelm.202101103

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Supermemória híbrida ULTRARAM chega às pastilhas de silício

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/01/2022 ULTRARAM Um tipo pioneiro de memória de computador, chamada ULTRARAM ™, passou da escala de laboratório para a escala das pastilhas de silício, um passo decisivo em direção à sua fabricação em escala industrial.

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Computador líquido faz inteligência artificial com energia mínima

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Computador líquido faz inteligência artificial com energia mínima

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Computador líquido faz inteligência artificial com energia mínima

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É mais uma das estranhas demonstrações de um tipo de computação que promete diminuir o consumo de eletricidade.

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Computação quântica com qubits atômicos mais próxima da realidade

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Computação quântica com qubits atômicos mais próxima da realidade

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2022
Íons aprisionados
Físicos holandeses idealizaram uma nova arquitetura híbrida para um computador quântico mais simples de construir e mais fácil de escalonar, ou seja, de ser fabricado com um maior número de qubits.

E a proposta envolve qubits que consistem em átomos individuais, presos por raios laser, uma das técnicas consideradas mais avançadas e mais promissoras para fabricar um processador quântico, embora esteja se mostrando particularmente difícil de implementar na prática.

Matteo Mazzanti e seus colegas da Universidade de Amsterdã partiram da plataforma já conhecida de qubits na forma de íons aprisionados por pinças ópticas. Íons são átomos que têm excesso ou falta de elétrons e, como resultado, são eletricamente carregados, e pinças ópticas são arranjos especiais que usam a força de radiação da luz para aprisionar pequenas partículas - elas valeram o Nobel de Física de 2018 aos seus criadores.

A novidade introduzida pela equipe está em um novo modo de usar as pinças ópticas para controlar os qubits e na adição de campos elétricos oscilantes para interligar os qubits.

Tirando proveito do movimento coletivo dos átomos constituintes, a equipe demonstrou que é possível construir novos blocos lógicos fundamentais para a computação quântica que apresentam menos dificuldades técnicas do que os métodos atuais de última geração.
Cristal quântico
Os íons presos pela luz ficam a distâncias bem definidas uns dos outros, formando um autêntico cristal artificial. Para funcionar como um processador quântico, os íons precisam se mover individualmente mas, mais importante, precisam se mover como um todo, porque esses coletivos facilitam as interações entre pares individuais de íons, permitindo que esses qubits atômicos troquem informações.

O movimento individual é fácil de fazer, bastando controlar cada pinça óptica, mas o movimento coordenado do cristal tem-se mostrado complicado de ser feito com precisão.

A proposta de Mazzanti é fazer isso usando não o movimento coordenado das pinças ópticas, mas um campo elétrico uniforme aplicado a todo o cristal.

A homogeneidade do campo elétrico garante que ele só permitirá que dois íons se movam juntos com todos os outros íons no cristal. Como resultado, a força de interação entre os dois íons selecionados é fixa, independentemente da distância entre eles, o que é um ganho adicional de valor inestimável, já que permite a comunicação entre qubits distantes.

Assim como os processadores eletrônicos atuais, um processador quântico faz seus cálculos usando porta lógicas, que são pequenos blocos computacionais que realizam análogos quânticos das operações "AND", "OR", "NOR" etc. Nos processadores quânticos de íons aprisionados, a implementação e a operação dessas portas depende das interações entre os íons.

Nesta nova configuração, o fato de essas interações não dependerem da distância entre os qubits significa que a duração da operação de cada porta lógica também é independente dessa distância.

Como resultado, esse esquema para computação quântica é inerentemente escalonável e, comparado a outros esquemas de computação quântica de última geração, apresenta menos desafios técnicos para se chegar a computadores fáceis de operar.
Bibliografia:

Artigo: Trapped Ion Quantum Computing Using Optical Tweezers and Electric Fields
Autores: M. Mazzanti, R. X. Schüssler, J. D. Arias Espinoza, Z. Wu, R. Gerritsma, A. Safavi-Naini
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 127, 260502
DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.260502

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Computação quântica com qubits atômicos mais próxima da realidade

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2022 Íons aprisionados Físicos holandeses idealizaram uma nova arquitetura híbrida para um computador quântico mais simples de construir e mais fácil de escalonar, ou seja, de ser fabricado com um maior número de qubits.

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Radar do tamanho de cartão de crédito criado com antena eletrônica

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Radar do tamanho de cartão de crédito criado com antena eletrônica

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https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=antena-eletronica-thz-radar-tamanho-cartao-credito&id=010110220223#.YhbVUNJv-Uk

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/02/2022
Antena terahertz
Pesquisadores criaram uma antena que permite direcionar e focar eletronicamente, com extrema precisão, um feixe de energia eletromagnética na faixa dos terahertz.

Isso abre as portas para dispositivos de imagem em tempo real de alta resolução centenas de vezes menores do que os atuais sistemas de radar e mais robustos do que os sistemas ópticos.

As ondas terahertz (THz) - também conhecidas como raios T - ficam entre as micro-ondas e a luz infravermelha no espectro eletromagnético, uma faixa que nem a eletrônica clássica e nem os aparelhos ópticos conseguem manipular efetivamente.

Mas essas ondas de rádio de alta frequência têm muitas propriedades únicas, como a capacidade de passar por certos materiais sólidos, como o corpo humano, sem os efeitos danosos dos raios X na saúde ou ver a composição química dos objetos. Eles também podem permitir comunicações de alta velocidade ou sistemas de visão artificial que podem ver através de ambientes nebulosos ou empoeirados.

Como o progresso nesse campo tem sido lento, a criação de Nathan Monroe e seus colegas da Intel e do MIT, nos EUA, causou surpresa, sobretudo pelo seu nível de prontidão tecnológica.
Matriz de antenas sem partes móveis
Mais do que uma antena, Monroe criou um conjunto integrado de microantenas terahertz, que ele chama de "matriz refletora" ( reflectarray), que opera de forma semelhante aos múltiplos espelhos de um telescópio, com sua reflexão controlada por computador.

A matriz refletora THz, que reúne cerca de 10.000 microantenas em um dispositivo do tamanho de um cartão de crédito, pode focar com precisão um feixe de energia terahertz em uma área minúscula e controlá-lo rapidamente, sem a necessidade de partes móveis.

Os pesquisadores demonstraram o funcionamento de sua antena múltipla gerando imagens de cenas em profundidade em 3D. As imagens são semelhantes às geradas por um LiDAR, ou radar de luz. Contudo, como as antenas trabalham com ondas THz em vez de luz, o sistema pode funcionar na chuva, neblina ou neve.

"Os arranjos de antenas são muito interessantes porque, apenas alterando os retardos de tempo que são enviados a cada antena, você pode alterar a direção em que a energia está sendo focada, e é completamente eletrônico," disse Monroe. "Então, é uma alternativa para aqueles grandes pratos de radar que você vê no aeroporto, que se movem com motores. Podemos fazer a mesma coisa, mas não precisamos de peças móveis porque estamos apenas alterando alguns bits em um computador."

O pequeno conjunto refletor foi capaz de gerar imagens de radar com resolução angular duas vezes maior do que as produzidas pelo radar Cape Cod, que é um edifício tão grande que é visível do espaço. Embora esses radares imensos sejam capazes de cobrir uma área muito maior, o novo conjunto de antenas refletoras alcançou a resolução hoje só utilizada em radares de nível militar.
Radar THz e muito mais
A matriz de antenas THz consegue focar a energia com muita precisão: A equipe gerou feixes com apenas um grau de largura, e conseguiu direcionar esse feixe em etapas de um grau.

Para funcionar como um gerador de imagens, o feixe de um grau de largura é movimentado em um padrão de ziguezague sobre cada ponto em uma cena, criando uma imagem com profundidade (3D). Ao contrário de outros experimentos na faixa dos terahertz, que podem levar horas ou até dias para criar uma imagem, o novo equipamento funciona em tempo real.

Como é muito compacto e rápido, o dispositivo poderá funcionar como gerador de imagens para carros autônomos, especialmente porque as ondas terahertz podem ver através do mau tempo, disse Monroe.

O dispositivo também pode ser adequado para drones, porque é leve e não possui partes móveis, ou em aplicações de segurança e imageamento médico, provendo imagens instantâneas.

Os protótipos da matriz de antenas THz foram fabricados pela Intel, mostrando que o dispositivo está virtualmente pronto para ir ao mercado.
Bibliografia:

Artigo: Electronic THz Pencil Beam Forming and 2D Steering for High Angular-Resolution Operation
Autores: Nathan M. Monroe, Georgios C. Dogiamis, Robert Stingel, Preston Myers, X. Chen, Xibi Chen, Ruonan Han
Revista: 2022 IEEE International Solid-State Circuits Conference Proceedings

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Radar do tamanho de cartão de crédito criado com antena eletrônica

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/02/2022 Antena terahertz Pesquisadores criaram uma antena que permite direcionar e focar eletronicamente, com extrema precisão, um feixe de energia eletromagnética na faixa dos terahertz. Isso abre as portas para dispositivos de imagem em tempo real de alta resolução centenas de vezes menores do que os atuais sistemas de radar e mais robustos do que os sistemas ópticos.

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/02/2022
Memória ECRAM
Pesquisadores do Instituto Real de Tecnologia (Suécia) e da Universidade de Stanford (EUA) criaram um novo tipo de memória que já nasce talhada para a computação neuromórfica, aquela baseada em processadores que imitam o modo de funcionamento do cérebro.

Batizada de ECRAM, sigla em inglês para memória de acesso aleatório eletroquímica, a memória foi feita de carbeto de titânio (Ti ₃C ₂T x), um material bidimensional de uma classe conhecida como MXenos, materiais com apenas uma camada atômica de espessura que têm-se mostrado uma aposta melhor que o grafeno.

Em vez de simplesmente armazenar dados, a ECRAM funciona como uma sinapse em uma rede neural artificial, tanto guardando o dado quanto fazendo a computação propriamente dita.

Processadores neuromórficos, construídos com estes componentes, podem ser milhares de vezes mais eficientes em termos de energia do que os computadores atuais.

"Em vez de transistores, que ficam ligados ou desligados, e a necessidade de que as informações sejam transportadas entre o processador e a memória, esses novos computadores contam com componentes que podem ter vários estados e realizam computação na memória," acentuou o professor Max Hamedi, coordenador da equipe.
Inteligência artificial adaptável
Em uma célula ECRAM, a comutação entre os estados não ocorre transmitindo ou não eletricidade, como nos transistores, mas pela injeção de íons em um canal de oxidação, imitando de certo o modo o nosso cérebro, que também trabalha com íons.

Já existem diversos componentes que fazem isto, mas passá-los dos laboratórios para as fábricas tem sido difícil devido à cinética muito lenta dos óxidos metálicos, os materiais mais usados para criar sinapses artificiais, e à baixa estabilidade à temperatura dos plásticos, que têm despontado como alternativa devido às muitas vantagens da eletrônica orgânica.

O que a equipe descobriu é que um MXeno à base de titânio combina a alta velocidade da química orgânica com a compatibilidade de integração dos materiais inorgânicos, permitindo criar um componente monolítico operando na interface da eletroquímica com a eletrônica.

Segundo a equipe, "as ECRAMs de MXenos combinam as métricas de velocidade, linearidade, ruído de gravação, energia de comutação e resistência essenciais para a aceleração paralela de redes neurais artificiais".

Embora existam muitas outras barreiras a serem superadas antes que possamos comprar nossos primeiros computadores neuromórficos, o professor Hamedi afirma que as ECRAMs 2D representam um avanço na área de materiais neuromórficos, potencialmente viabilizando uma inteligência artificial que possa se adaptar a entradas não bem determinadas, como incertezas e nuances, algo que o nosso cérebro faz bem e com um consumo muito baixo de energia.
Bibliografia:

Artigo: High-Speed Ionic Synaptic Memory Based on 2D Titanium Carbide MXene
Autores: Armantas Melianas, Min-A Kang, Armin VahidMohammadi, Tyler James Quill, Weiqian Tian, Yury Gogotsi, Alberto Salleo, Mahiar Max Hamedi
Revista: Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.202109970

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/02/2022 Memória ECRAM Pesquisadores do Instituto Real de Tecnologia (Suécia) e da Universidade de Stanford (EUA) criaram um novo tipo de memória que já nasce talhada para a computação neuromórfica, aquela baseada em processadores que imitam o modo de funcionamento do cérebro.

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Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

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Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

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https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=processador-com-memoria&id=010150201106#.YCFnr2hKjIU

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2020
Lógica sobre memória
Um engenheiro brasileiro, atualmente trabalhando na Suíça, liderou uma equipe que desenvolveu um processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

É um grande avanço para a eletrônica e para a informática, uma vez que a união de computação e armazenamento no mesmo chip - também conhecida como "arquitetura lógica-sobre-memória" - dispensa a troca de dados entre processador e memória, tornando os computadores mais rápidos e com menor consumo de eletricidade.

Essa junção também era longamente esperada por seu potencial impacto no processamento de algoritmos de inteligência artificial.

O avanço histórico foi liderado por Guilherme Migliato Marega, engenheiro eletricista formado pela USP (Universidade de São Paulo), que atualmente trabalha na Escola Politécnica Federal de Lausanne.
Molibdenita
Para quem duvidava que o grafeno estava sendo deixado para trás na corrida rumo a uma era pós-silício, o novo chip é feito de um outro material monocristalino (2D), a molibdenita (MoS ₂).

A molibdenita, um material que consiste em uma única camada com três átomos de espessura, é um excelente semicondutor e já é o componente mais pesquisado no campo da fotônica (processadores que funcionam com luz em vez de eletricidade) e da spintrônica (uma espécie de meio caminho entre a eletrônica e a computação quântica).
Processador e memória juntos
O novo processador lógica-sobre-memória é feito com transistores de efeito de campo (FET) de portas flutuantes (FGFETs).

A vantagem desses transistores é que eles podem reter cargas elétricas por longos períodos - é por isso que eles são usados em memórias flash para câmeras, celulares e computadores.

E as propriedades elétricas exclusivas da molibdenita tornam este semicondutor particularmente sensível a cargas armazenadas em FGFETs, o que permitiu a criação de circuitos que funcionam tanto como células de armazenamento de memória quanto como transistores programáveis.

Ao usar a molibdenita, a equipe conseguiu incorporar várias funções de processamento em um único circuito com memória e alterar ambos conforme desejado.

"Essa capacidade dos circuitos de realizar duas funções é semelhante à forma como o cérebro humano funciona, onde os neurônios estão envolvidos tanto no armazenamento de memórias quanto na realização de cálculos mentais," comparou o professor Andras Kis, coordenador da equipe.

"O projeto do nosso circuito tem várias vantagens: Ele pode reduzir a perda de energia associada à transferência de dados entre unidades de memória e processadores, diminuir a quantidade de tempo necessária para operações de computação e diminuir a quantidade de espaço necessária. Isso abre as portas para dispositivos menores, mais potentes e com maior eficiência energética," acrescentou Kis.

Embora ainda seja um protótipo, a equipe está entusiasmada com a capacidade de levar a nova arquitetura rumo aos aparelhos eletrônicos e computadores vendidos no mercado: " Fizemos nosso primeiro chip há dez anos à mão. Mas, desde então, desenvolvemos um processo de fabricação avançado que nos permite fazer 80 ou mais chips em uma única rodada, com propriedades bem controladas," disse Kis.
Bibliografia:

Artigo: Logic-in-memory based on an atomically thin semiconductor
Autores: Guilherme Migliato Marega, Yanfei Zhao, Ahmet Avsar, Zhenyu Wang, Mukesh Tripathi, Aleksandra Radenovic, Andras Kis
Revista: Nature
Vol.: 587, pages 72-77
DOI: 10.1038/s41586-020-2861-0

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Processador revolucionário reúne cálculo e memória no mesmo chip

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/11/2020 Lógica sobre memória Um engenheiro brasileiro, atualmente trabalhando na Suíça, liderou uma equipe que desenvolveu um processador de computador que combina duas funções - operações lógicas e armazenamento de dados - em uma única arquitetura.

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Primeiro processador supercondutor tem eficiência energética extrema

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Primeiro processador supercondutor tem eficiência energética extrema

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/12/2020
Parametron
Pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveram um microprocessador usando componentes supercondutores, que se mostraram cerca de 80 vezes mais eficientes em termos de energia do que os componentes semicondutores de última geração usados nos microprocessadores mais modernos.

Não é nenhum segredo que componentes eletrônicos supercondutores são energeticamente mais eficientes, mas o balanço geral quase nunca é positivo, uma vez que se gasta muita energia para resfriar tudo - os supercondutores só funcionam em temperaturas criogênicas.

Para balancear melhor essa equação, Christopher Ayala e seus colegas trabalharam com uma estrutura eletrônica digital supercondutora chamada "parametron de fluxo quântico adiabático".

O parametron, um elemento de circuito lógico inventado por Eiichi Goto, em 1954, é essencialmente um circuito ressonante com um elemento reativo não-linear que oscila na metade da frequência de acionamento - essa oscilação pode representar um dígito binário pela escolha entre duas fases, deslocadas em 180 graus uma da outra. Os parametrons foram usados nos primeiros computadores japoneses, mas foram abandonados com o desenvolvimento do transístor.

Já um parametron de fluxo quântico é uma implementação do circuito usando junções Josephson, um arranjo no qual uma corrente elétrica flui indefinidamente - uma supercorrente - sem a necessidade da aplicação de uma tensão. O termo adiabático refere-se ao fato de que o circuito não troca calor com seu entorno.
Processador supercondutor
Ayala então usou essas junções Josephson supercondutoras para criar circuitos parametron, que por sua vez serviram como blocos de construção para um microprocessador de alto desempenho e que roda com um gasto mínimo de energia.

"Queríamos provar que o AQFP [parametron de fluxo quântico adiabático] é capaz de realizar computação de alta velocidade com eficiência energética e fizemos isso desenvolvendo e demonstrando com sucesso um microprocessador AQFP protótipo de 4 bits chamado MANA (Arquitetura Integrada Monolítica Adiabática), o primeiro microprocessador supercondutor adiabático do mundo," disse Ayala.

Os testes mostraram que o processador supercondutor é versátil, podendo ser usado em funções de processamento e de armazenamento de dados.

"Também mostramos em um chip separado que a parte de processamento de dados do microprocessador pode operar até uma frequência de clock de 2,5 GHz, o que o torna comparável às tecnologias de computação atuais. Esperamos inclusive um aumento para 5 a 10 GHz à medida que fazemos melhorias em nossa metodologia de projeto e configuração experimental," acrescentou Ayala.
Computações neuromórfica e quântica
E o protótipo também não deixou dúvidas quanto à sua eficiência energética geral, quando se leva em conta a energia necessária para manter o circuito supercondutor resfriado a temperaturas bem perto do zero absoluto.

"O AQFP é um dispositivo eletrônico supercondutor, o que significa que precisamos de energia adicional para resfriar nossos chips da temperatura ambiente até 4,2 Kelvin [-268,95 ºC] para permitir que os AQFPs entrem no estado supercondutor. Mas, mesmo levando em consideração esse adicional de resfriamento, o AQFP ainda é cerca de 80 vezes mais eficiente em termos de energia quando comparado aos dispositivos eletrônicos semicondutores de última geração encontrados em chips de computador de alto desempenho disponíveis atualmente," anunciou Ayala.

Agora que a equipe provou o conceito dessa arquitetura de processador supercondutor, eles planejam otimizar o chip e determinar sua escalabilidade e a velocidade de processamento que pode ser alcançada com ele.

E, além de construir microprocessadores, a equipe está interessada em examinar como os AQFPs podem ajudar em outras plataformas de computação, como na computação neuromórfica para inteligência artificial e na computação quântica.
Bibliografia:

Artigo: MANA: A Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture Microprocessor Using 1.4-zJ/op Unshunted Superconductor Josephson Junction Devices
Autores: Christopher L. Ayala, Tomoyuki Tanaka, Ro Saito, Mai Nozoe, Naoki Takeuchi
Revista: IEEE Journal of Solid-State Circuits
DOI: 10.1109/JSSC.2020.3041338

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Primeiro processador supercondutor tem eficiência energética extrema

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/12/2020 Parametron Pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveram um microprocessador usando componentes supercondutores, que se mostraram cerca de 80 vezes mais eficientes em termos de energia do que os componentes semicondutores de última geração usados nos microprocessadores mais modernos.

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https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=processador-anti-hacker-ataque-antes-ele-comece&id=010150190508#.YhbT1dJv-Ul

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2019
Processador anti-hacker
Uma nova arquitetura de processador de computador desenvolvida na Universidade de Michigan, nos EUA, promete nada menos do que lançar as bases de um futuro no qual os computadores se defendem proativamente contra ameaças, tornando obsoleto o atual modelo de segurança de encontrar bugs e lançar atualizações.

O novo chip, batizado de Morpheus, bloqueia possíveis ataques de hackers criptografando e reorganizando aleatoriamente bits chave de seu próprio código e de seus dados 20 vezes por segundo.

Isso é infinitamente mais rápido do que um hacker humano consegue trabalhar e milhares de vezes mais rápido do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico.

"A abordagem atual de eliminar erros de segurança um por um é um jogo perdido. As pessoas estão constantemente escrevendo código e, tão logo há um novo código, haverá novos bugs e vulnerabilidades de segurança. Com o Morpheus, mesmo que um hacker encontre um bug, a informação necessária para explorá-lo desaparece 50 milissegundos depois. É talvez a coisa mais próxima de um sistema seguro à prova do que surgir no futuro," disse o professor Todd Austin.
Agitação e semântica indefinida
Em vez de usar software para corrigir vulnerabilidades de códigos conforme elas são descobertas, o processador Morpheus inclui a segurança em seu hardware. A constante aleatorização dos recursos críticos do programa, em um processo chamado "churn" (agitação ou rotatividade), torna as vulnerabilidades virtualmente impossíveis de serem identificadas e exploradas.

Ainda assim, a rotatividade dos dados e sua aleatorização feita pelo processador são transparentes para os desenvolvedores de software e os usuários finais. Isso porque o mecanismo se baseia na aleatorização de bits de dados conhecidos como "semântica indefinida", que se refere aos recantos e fendas obscuras da arquitetura de computação - por exemplo, a localização, formato e conteúdo do código de um programa é uma semântica indefinida.

A semântica indefinida faz parte do maquinário mais básico de um processador. Os programadores legítimos geralmente não interagem com ela, mas os hackers podem fazer engenharia reversa para descobrir vulnerabilidades e iniciar um ataque.

A taxa de "agitações" do chip pode ser ajustada para cima ou para baixo para encontrar o equilíbrio certo entre maximizar a segurança e minimizar o consumo de recursos. O professor Austin conta que a taxa de aleatorização de uma vez a cada 50 milissegundos foi escolhida para o processador de demonstração porque é milhares de vezes mais rápida do que as mais rápidas técnicas de hacking eletrônico, enquanto reduz o desempenho apenas em cerca de 1%. A arquitetura também inclui um detector de ataque que procura ameaças pendentes e aumenta a taxa de aleatorização se perceber que um ataque é iminente.

O chip de demonstração é um processador RISC-V - um design de chip comum, de código aberto, usado frequentemente para pesquisa. A equipe já está tentando comercializar a tecnologia.
Bibliografia:

Artigo: Morpheus: A Vulnerability-Tolerant Secure Architecture Based on Ensembles of Moving Target Defenses with Churn
Autores: Mark Gallagher, Lauren Biernacki, Shibo Chen, Zelalem Birhanu Aweke, Salessawi Ferede Yitbarek, Misiker Tadesse Aga, Austin Harris, Zhixing Xu, Baris Kasikci, Valeria Bertacco, Sharad Malik, Mohit Tiwari, Todd Austin
Revista: Proceedings of the Twenty-Fourth International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems
Vol.: 1 - Pages 469-484
DOI: 10.1145/3297858.3304037

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Processador anti-hacker pára ataque antes que ele comece

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2019 Processador anti-hacker Uma nova arquitetura de processador de computador desenvolvida na Universidade de Michigan, nos EUA, promete nada menos do que lançar as bases de um futuro no qual os computadores se defendem proativamente contra ameaças, tornando obsoleto o atual modelo de segurança de encontrar bugs e lançar atualizações.